《液压泵和液压马达》PPT课件.ppt

液压泵和液压马达,液压泵,液压马达,物流工程学院,目的任务：了解液压泵主要性能参数分类掌握泵原理、必要条件、排流量、齿轮泵原理、困油,物流工程学院,液压泵和液压马达,液压泵和液压马达,重点难点:容积式泵工作原理、必要条件,泵工作原理、排流量 计算 容积式泵的共同弊病、困油现 象的实质及解决方法。提问作业：31 32,物流工程学院,3.1 液压泵和液压马达概述,功 用液压泵:将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的压力能,向系统供油。液压马达：将泵输入的液压能转换为机械能而对负载做功。,物流工程学院,液压泵和液压马达的功用,液压泵:将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的压力能,向系统供油。液压马达：将泵输入的液压能转换为 机械能而对负载做功。,物流工程学院,液压泵与液压马达关系,功用上 相反 结构上 相似 原理上 互逆,物流工程学院,3.1.1 液压泵和液压马达的工作原理及分类,液压泵的基本原理 吸油：密封容积增大，产生真空 容积式 压油：密封容积减小，油液被迫压出,物流工程学院,液压泵基本工作条件（必要条件）,1.形成密封容积2.密封容积变化3.吸压油腔隔开（配流装置）,物流工程学院,液压泵和液压马达分类,按输出流量能否调节：定量 变量 按结构形式：齿轮式 叶片式 柱塞式 按输油方向能否改变：单向 双向 按使用压力：低压 中压 中高压 高压,物流工程学院,液压泵和液压马达的的主要工作参数,工作压力和额定压力排量和流量功率和效率效率,物流工程学院,工作压力和额定压力,工作压力额定压力（公称压力、铭牌压力）最高允许压力,物流工程学院,工作压力,指泵（或马达）实际工作时输出（或输入）油液的压力，其值取决于外界负载(管阻、摩擦、外负载*）,物流工程学院,额定压力,指泵（或马达）在正常工作条件下，按实验标准规定能够连续运转的最高压力（受 泵（或马达）本身泄 漏和结构强度限制）p pn 即泵过载,物流工程学院,最高允许压力,泵（或马达）在短时间内允许超载使用(p max)的极限压力 p p n p max,物流工程学院,排量和流量,排量V理论流量qt 实际流量q额定流量qn 瞬时流量qm,物流工程学院,排量V,排量:在没有泄漏的情况下，泵（或马达）每转一周所排出的液体的体积。,物流工程学院,理论流量qt,不考虑泄露的情况下，单位时间内所排出的液体的体积。qt=Vn,物流工程学院,实际流量q,指泵（或马达）工作时实际输出的流量 q=qt-qs,物流工程学院,额定流量（公称流量、铭牌流量）qn,指泵在正常工作条件下，按试验标准 规定 必须保证的输出流量。q qn qt,物流工程学院,瞬时流量qm,瞬时流量：泵在某一瞬 时的几何流量,物流工程学院,功率和效率,理论功率输入（或输出）功率输出（或输入）功率结 论,物流工程学院,理论功率,Pt=pqt,物流工程学院,输入（或输出）功率,即泵轴的驱动功率或马达的输出功率 PI=T=2nT,物流工程学院,输出（或输入）功率,PO=pq,物流工程学院,结 论,液压传动系统液体所具有的功率，即液压功率等于压力和流量的乘积 若忽略能量损失，则PO=PI 即Pt=pqt=pVn=Tt=2nTt 实际上有能量损失 PO PI,物流工程学院,效 率,容积效率 机械效率 总效率,物流工程学院,容积效率,液压泵：实际流量与理论流量之比值 v=q/qi=（qi-qs）/qi=1-qs/qi 液压马达：理论流量与实际流量之比值 v=qi/q=1-qs/q,物流工程学院,机械效率,液压泵：理论转矩与实际输 入转矩之比值 m=Ti/T=1+Ts/Ti 液压马达：理论转矩与实际输 入转矩之比值 m=T/Ti=（Ti-Ts）/Ti=1-Ts/Ti,物流工程学院,总效率,输出功率与输入功率之比值=P0/Pi=Pq/2nT=Pvnv/2nT=vm 结论：总效率等于容积效率与机械 效率之乘积。,物流工程学院,3.2 齿轮泵,分类、组成、工作原理、参数计算、结构特点,物流工程学院,齿轮泵的分类,内啮合,外啮合,物流工程学院,3.2 齿轮泵,3、2、1 外啮合齿轮泵的工作原理 3、2、2 齿轮泵的流量计算 3、2、3 齿轮泵的结构 3、2、4 提高外啮合齿轮泵压力的措施*3、2、5 内啮合齿轮泵*3、2、6 螺杆泵,物流工程学院,3.2.1 外啮合齿轮泵的工作原理,组成:前、后泵盖，泵体，一对齿数、模数、齿形完全相同的渐开线外啮合。,物流工程学院,3.2.1 外啮合齿轮泵的工作原理,工作原理：密封容积形成：齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成 齿轮退出啮合,容积吸油密封容积变化 齿轮进入啮合,容积压油吸压油口隔开：两齿轮啮合线及泵盖,物流工程学院,物流工程学院,3.2.2 外啮合齿轮泵的流量计算,齿轮啮合时，啮合点位置瞬间变化，其工作容积变化率不等瞬时流量不均匀即脉动，计算瞬时流量时须积分计算才精确，比较麻烦，一般用近似计算法。,物流工程学院,齿轮泵的流量计算,排量计算 流量计算瞬时流量,物流工程学院,排量计算,假设：齿槽容积=轮齿体积 则排量=齿槽容积+轮齿体积 即相当于有效齿高和齿宽所构成的 平面所扫过的环形体积，则 V=dhb=2zm2b实际上 齿槽容积轮齿体积 取 V=6.66zm2b,物流工程学院,流量计算,理论流量：qt=Vn=6.66zm2bn 实际流量：q=qtv=6.66zm2bnv 结 论：1 齿轮泵的qt是齿轮几何参数和转速的函数 2 转速等于常数，流量等于常数 定量泵 3 理论流量与出口压力无关,物流工程学院,瞬时流量,每一对轮齿啮合时，啮合点位置变化引起瞬时流量变化 出现流量脉动流量脉动结果：引起系统的压力脉动，产生振动和噪声，影响传动的平稳性。,物流工程学院,外啮合齿轮泵结构要点,困油现象及其消除措施径向作用力不平衡泄漏,物流工程学院,困油现象及其消除措施,产生原因 引起结果 消除困油的方法,物流工程学院,困油现象产生原因,为保证齿轮连续平稳运转，又能够使吸压油口隔开，齿轮啮合时的重合度必须大于1 有时会出现两对轮齿同时啮合的情况，在齿向啮合线间形成一个封闭容积,物流工程学院,困油现象产生原因,物流工程学院,ab 容积缩小,困油现象产生原因,b c 容积增大,物流工程学院,困油引起的结果,ab 容积缩小 p 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。bc 容积增大 p 形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。,物流工程学院,消除困油的方法,原则：ab 密封容积减小，使之通压油口 bc 密封容积增大，使之通吸油口 在b点密封容积最小，隔开吸压油 方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽以消除困油，CB-B形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平移一段距离，效果更好,物流工程学院,物流工程学院,径向作用力不平衡,径向不平衡力的产生：液压力 液体分布规律：沿圆周从高压腔到低压腔，压力沿齿轮外圆逐齿降低。p，径向不平衡力增大齿轮和轴承受到很大的冲击载荷，产生振动 和噪声。改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积。增大泵体内表面和齿顶间隙开压力平衡槽，会使容积效率减小,物流工程学院,径向不平衡力图示,物流工程学院,泄 漏,齿侧泄漏：约占齿轮泵总泄漏量的 5%径向泄漏：约占齿轮泵总泄漏量的 20%25%端面泄漏*：约占齿轮泵总泄漏量的 75%80%总之：泵压力愈高，泄漏愈大。,物流工程学院,3.2.4 提高外啮合齿轮泵压力措施,问题：齿轮泵存在间隙，p qv 径向不平衡力也p p 径向力提高齿轮泵压力的方法：浮动轴套补偿原理：将压力油引入轴套背面，使之紧贴齿轮 端面，补偿磨损，减小间 隙。弹性侧板式补偿原理：将泵出口压力油引至侧板背面，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙。,物流工程学院,物流工程学院,浮动轴套式,外啮合齿轮泵的优点,结构简单，制造方便，价格低廉结构紧凑，体积小，重量轻自吸性能好，对油污不敏感工作可靠，便于维护,物流工程学院,外啮合齿轮泵的缺点,流量脉动大噪声大排量不可调,物流工程学院,小 结,工作原理（三个必要条件）流量计算结构要点（四个共同弊病）,物流工程学院,*内啮合齿轮泵,渐开线齿形内啮合齿轮泵 摆线齿形内啮合齿轮泵（摆线转子泵）,物流工程学院,内啮合齿轮泵,渐开线齿形 分类 摆线齿形,物流工程学院,渐开线齿形内啮合齿轮泵,组成:小齿轮、内齿环、月牙形隔板等,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,渐开线齿形内啮合齿轮泵,工作原理:小齿轮带动内齿环同向异速旋转，左半部分轮齿退出啮合，形成真空吸油。右半部分轮齿退出啮合，容积减小，压油。月牙板同两齿轮将吸压油口隔开。,物流工程学院,摆线齿形内啮合齿轮泵（摆线转子泵）,组成工作原理特点,物流工程学院,摆线齿形内啮合齿轮泵组成,组成:内外转子相差一齿且有一偏心距,物流工程学院,摆线齿形内啮合齿轮泵工作原理,吸油左半部分，轮齿脱开啮合容积工作原理 压油右半部分，轮齿进入啮合容积,物流工程学院,摆线齿形内啮合齿轮泵特点,结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳，噪声小 流量脉动小。但齿形复杂，加工困难，价格昂贵,物流工程学院,螺杆泵,组成工作原理特点,物流工程学院,螺杆泵组成,一根主动螺杆：双头、右旋、凸螺杆 两根从动螺杆：双头、左旋、凹螺杆，装在泵体内，和其它零件组成螺杆泵。,物流工程学院,物流工程学院,螺杆泵工作原理,V密形成V密变化 吸压油口隔开,物流工程学院,V密形成,必须满足四个密封条件，才能形成空间八字形密封容积：1 主从动螺杆共扼 2 螺杆根数和螺纹头数必须满足一 定关系 3 泵体最小长度应大于螺杆的导程4 保证最小径向间隙,物流工程学院,V密变化,当主动螺杆逆时针方向旋转时：左面吸油 右面压油,物流工程学院,吸压油口隔开,满足上述四个密封条件,物流工程学院,特 点,结构简单，体积小，重量轻，运转平稳，噪声小，寿命长，流量均匀，自吸能力强，容积效率高，无困油现象；但螺杆齿形复杂，不易加工，精度难以保证。,物流工程学院,